CA2454140A1 - Dispositif a surface equivalente laser parfaitement connue et procede associe - Google Patents

Abstract

La présente invention a notamment pour objet un dispositif à surface équivalente laser parfaitement connue et apte à mesurer les performances d'u n dispositif de détection active, caractérisé en ce qu'il comporte un atténuateur radiale apte à limiter l'ouverture du dispositif et possédant une loi de transmissio n radiale en courbe en cloche.

Description

Dispositif à surface équivalente laser parfaitement connue et procëdè associé, L'invention concerne notamment le domaine des mesures des performances des systèmes de détection et a plus particulièrement pour objet un perfectionnement aux dispositifs à surface équivalente laser parfaitement connue et éventuellement réglable.
De nombreux instruments d'observation possèdent dans leur plan image, aussi appelé foyer image dans la suite, une surface réfléchissante ou diffusante.
C'est, par exemple, la lame porte-réticule dans un viseur ou dans des jumelles, la surface dëtectrice dans un appareil photographique ou une caméra, qu'ils soient .à
1 o füm ou numériques. C'est aussi la rétine de foeil. Une telle surface absorbe ou transmet une partie de l'ënergie pour former le signal utile, par exemple celui d'une image photographique, d'un signal vidéo ou d'une image rétinienne et réfléchit de façon spéculaire ou de façon diffuse une autre partie de l'énergie incidente.
Cette énergie est en partie recueillie par (optique de formation de (image qui, d'après le principe du retour Inverse de la lumière, Ia renvoie de façon très directive dans le plan de la source oû elle se trouve concentrëe.
Si un autre Instrument d'observation est situé à proximité immédiate de l'objet lumineux, aussi appelé la source, ou lui est virtuellement superposé par un moyen optique, i! reçoit ce flux concentré en provenance du premier système d'observation.
Si l'objet est une source lumineuse intense (un laser en particulier), le

2 o faisceau concentré en retour peut créer sur ce second système d'observation une image du premier beaucoup plus lumineuse que son environnement.
C'est ce phénomène qui crée sur les photographies prises au flash le phénomène des yeux rouges si le flash est trop proche de l'objectif de l'appareil photographique. La pupille de l'oeil, au lieu de parai'tre noire, est éclairée en rouge par la diffusion importante de cette couleur par la rétine de foeil humain.
C'est ce mëme phénomène qui rend les yeux de chats lumineux la nuit dans les phares de voiture. C'est pourquoi cette rétroréflexion est parfôis appelée .<c effet ceil de chat >y.
Si l'objet observë, en ('occurrence le deuxième système d'observation, éclaire ('instrument qui l'observe, en l'occurrence (e premier système que l'on appelle

3 o t~ optique pointée », au mayen d'un laser, celui-ci renvoie dans la direction précise du baser émetteur une énergie lumineuse importante. On qualifie cette énergie en évalwant, dans des conditions expérimentales bien définies, quelle surtace devrait avoir un objet imaginaire qui, soumis au mëme éclairement, n'absorbant rien et diffusant uniformément la lumière dans tout l'espace renverrait la même intensité
lumineuse que l'optique pointée dans la direction' précise du laser. On dit alors que l'optique pointée a une surface équivalente laser (SEL) égale à cette surface.
Ainsi il n'est pas impossible qu'une optique de quelques centimëtres carrés ait une surface équivalente laser de plusieurs centaines de mètres carrés. Cela veut simplement dire qu'eue renvoie vers l'observateur autant d'énergie que l'objet imaginaire ayant une telle surface.
L,a définition de la surface équivalente laser est plus générale mais on ne 1 o s'intéresse ici qu'à la Surface Equivalente Laser (SEL) mono statique.
Dans cette dernière l'émetteur laser et le détecteur qui reçoit la lumière réfléchie sont suffisamment proche pour étre considérés comme confondus -lorsqu'ils sont vus depuis le premier système d'observation.
On s'intéresse à l'ensemble du domaine optique et ie terme « lumière »
employé dans ce texte peut désigner n'importe quel domaine dans l'ensemble du spectre des rayonnements électromagnétiques.
On s'intéresse principalement aux instruments d'observation à grande distance et, sans pour cela restreindre le champ d'application de l'invention, on confondra, dans la suite, le plan image et le plan focal du premier système d'observation.
La valeur de la surface équivalente laser est un paramètre important pour les systèmes d'observation car elle détermine leur discrétion vis-à-vis d'un système actif de détection utilisant cette propriété. Dire que le système de détection est aetff, signifie que le systëme contient une source de lumière.
Pour qualifier les instruments vis-à-vis de cette menace de détection, if faut pouvoir mesurer la valeur de leur surface équivalente laser. Cela peut se faire au moyen d'une expérience calibrée sur un ou plusieurs instruments dont la valeur de la surface équivalente laser est connue (étalonnage de l'installation de mesure de surface équivalente laser).
Pour mesurer les performances d'un système de détection utilisant cette 3 o propriété, il faut disposer d'instruments représentant plusieurs valeurs de surface équivalente laser ou d'un instrument dont la valeur de la surface équivalente laser est réglable de façon dëtermlniste.

Dans un instrument d'observation normal, la surface équivalente laser dépend de nombreux paramètres tels que les aberrations géométriques ou ie coefficient de réfilexion du plan image à ta longueur d'onde considérée (éventuellement affecté par des interférences) qui sont traités par le concepteur du système dans l'optique de ta qualité image, mais pas dans celle de Ia discrétion. Ainsi différents instruments présentant une qualité d'image répôndant aux mêmes normes peuvent avoir des surfaLEs équivalentes laser très différentes. De plus, un seul instrument peut avoir, en fonction de fa longueur d'onde ou de l'angle de champ, une valeur de surface équivalente laser qui varie de façon inattendue.
On ne peut donc pas utiliser de tels instruments comme référence de surface équivalente laser pour répondre aux besoins exprimés précédemment. On ne peut pas non plus utiliser une simple surtace diffusante qui serait beaucoup trop grande.
On pourrait utiliser de simples miroirs sphëriques, mais il faudrait à chaque longuéur d'onde, un miroir de rayon de courbure différent ou de coefficient de réflexion différent pour chaque valeur de surface équivalente laser.
On connaît toutefois, (utilisation de dispositifs de référence utilisés pour les mesuras de surface équivalente laser.
Ainsi, la demande de brevet WO02L33438 décrit un dispositif à surface équivalente laser connue et continüment réglable et Comportant un objectif, un miroir disposé de façon à former au moins un axe optique du dispositif et des moyens da réglage de la distance sëparant !'objectif du miroir. Dans une variante de réalisation, il comporte un filtre atténuateur apte à faire varier ou à ajuster ta surtace équivalente laser du dispositif.
D'autres dispositifs pour lesquels !'intensité lumineuse « rétroréfléchie c<, c'est-à-dure réfléchie dans l'axe d'illumination, est principalement liée, comme dans le brevet cité
aux propriétés géométriques du système optique ou, aû contraire, é sa diffraction sont également utilisés. Dans la première catégorie on trouve des calottes sphériques réfléchissantes et dans la seconde des systèmes limités par fa diffraction cornrne des trièdres trirectangles réfiléchissants, formant ce qu'on appelle généralement un coin de cube ou des systèmes constitués d'un objectif et d'une surface réfléchissante ou diffusante placée en son foyer, 3 o Dans un dispositif selon la demande de brevet WOo2/33438 ie miroir doit âtre placé
à une distance x du foyer de fabjectif suffisante pour que le cercle du défaut de mise au point soit grand devant la tache image.

4 Cette précaution est nécessaire pour éviter les problèmes des instruments théoriquement focalisés ou faiblement défocalisés qui peuvent, en fonction de réglages en position sur l'axe (x) et dans le champ de l'instrument trés critiques, posséder une SEL variant d'une valeur nulle à une valeur très élevée de façon apparemment aléatoire.
Cette variation de la SES. apparaissant en fonction du rëglage de l'instrument, pour un instrument théoriquement situé à une distance infinie, qui est une condition de définition de la SEL, apparatt également en fonction de la distance d'ufiilisation dudit instrument. Ainsi, mëme un coin de cube parfaitement réalisé et qui ne possède aucun réglage présentera une SEL dont la valeur s'annule à certaines distances.
Ces modulations de la valeur de la SEL, difficiles à maiïriser, s'étendent plus ou mains en fonction de la cohérence de la lumière incidente, des aberrations géométriques du système, de ses défauts de réalisation et de Ia distance d'utilisation, ce qui limite le domaine d'utilisation de tels systèmes.
L'objet de la présente proposition est de contourner cette limitation, augmentant ainsi le domaine d'application et la confiance que fon peut apporter à
ces systèmes dàns les domaines d'application, voire de passer continûment d'un système utilisant des propriétés géornëtriques à un système limité par la diffraction.
La solution apportée est, selon un premier mode de réalisation, un dispositif à
surface équivalente laser parfaitement connue, caractérisé en ce qu'il comporte un 2 o atténuateur radial apte à modifier l'ouverture du dispositif et possédant une loi de transmission radiale en courbe en cloche.
Selon une caractéristique particulière, cet atténuateur radiale comporte l'une au moins des caractéristiques suivantes ü est disposé dans le plan de la pupille, - sa loi de transmission comporte une symétrie de révolution.
- sa loi de transmission est décroissante de façon monotone depuis ie centre de la pupille jusqu'à son bord, sur l'ensemble de la pupille, lai pente de la surface représentant fa loi de transmission ne comporte pas de discontinuité, - sa loi de transmission est de type sinusoïdale, par exemple en sine ou en cos2, en cos'....

S
Selon une caractéristique particulière, ü, comporte un objectif et un miroir disposé de façon à former au moins un axe optique nZ du dispositif et à une distance x de l'image foyer F', x étant différente de 0.
. L'axe optique du dispositif est défini comme l'axe passant par le centre optique de l'objectif et qui est perpendiculaire au miroir: Dans le cas d'un miroir sphérique ayant pour centre le centre optique de l'objectif, il existe une infinité
d'axes optiques ûü dis(!Gâ ii( passant par le centre optique de !'objectif et perpendiculaire audit miroir.
Dans de nombreux cas, l'axe optique du dispositif est confondu avec l'axe optique de l'objectif qui passe par le centre de courbure de (objectif et par le foyer image.
1 o C~est notamment le cas lorsqu'un miroir plan est,disposë
perpendiculairement à J'axe optique da l'objectif.
Selon une autre caractéristique, il comporte des moyens de réglage de la distance séparant (objectif du miroir.
Le déplacement relatif de l'objectif et du miroir, réalisé par lesdits moyens de réglage est effectué, se fait préférentiellement en conservant la perpendicularité
entre ledit axe optique du dispositif et le miroïr.
Selon une caractéristique particulière, (objectif est fixe ~et il comporte des moyens de réglage de ta position du miroir qui sont aptes à régler la distance séparant (objectif du miroir.
2 o Selon une caractéristique particulière, le miroir est fixe et ü comporte des moyens de rëgiage de la position de l'objectif qui sont aptes à régler la distance séparant l'objectif du miroir.
Les moyens de réglage sont de type connus et peuvent par exempte c~,omporter un mouvement hëlicaïdat qui peut être entrafié manuellement ou motorisé par exempte avec un moteur électrique de type pas à pas.
Des moyens de commande pèuvent étre associés aux moyens de réglage, commande dont la consigne peut être exprimée en Surface équivalente laser, Selon une autre caractéristique prëférentielle, Ledit miroir est un miroir plan et est préférentiellement disposé perpendiculairement audit axe optique du dispositif 3 o afin que la plus grande partie de la lumière incidente soit renvoyée en direction de l'objectif.

Selon une autre caractéristique, le dispositif selon !'invention consiste soit en une calotte sphérique réfléchissante dont la calotte sphérique peut ou r~on comporter un traitement réfléchissant radial dont le coefficient de réflexion suit une courbe en ciache, soit en un trièdre trirectangle réfléchissant, soit comporter un objectif et une surface diffi,rsante placée en son foyer ou à faible distance de celui~ci, soit comporter un objectif et une surface réfléchissante placée en son foyer ou à faible distance de celui-ci.
Par faible distance, il faut entendre une distance inférieure à la distance de mise au point, définie par la distance à laquelle le cercle du défaut de mise au point à un diamêtre égal à celui de la tâche image.
lo Selon une autre caractéristique, un dispositif selon (invention comporte des moyens d'alignement aptes à t'aligner avec un second dispositif, tel un dispositif extérieur de détection active, de façon à rendre ce second dispositif colinéaire à t'axe optique, de tels moyens d'alignement pouvant comporter des moyens de viséé par exemple constitués par une lunette de visée ou un guidon et un ceitleton. De plus, les moyens de visée peuvent être disposés latéralement par rapport à l'axe optique et des moyens d'occultation des moyens de visée peuvent étre prévus afn que ces damiers ne modifient pas fa surface équivalente laser du dispositif selon ('invention.
De surcroît, rrn filtre atténuateur peut être disposé sur (objectif et, prëférentiellernent, aucune de ses faces n'est perpendiculaire audit axe optique.
2 o b'inventian concerne aussi un procédé pour régler Ia surface équivalente laser d'un dispositif selon l'invention à une valeur prédéterminée SEI., caractérisé en ce qu'ü consiste à déplacer ledit miroir selon l'axe optique de l'objectif et jusqu'à une distance x de l'image foyer, la valeur x étant déterrninëe par Ia formule suivante x = tn.R.Tô2.f4lSEL)"~
oû « R o est Ie facteur de réflexion du miroir, « To o le facteur de transmission de l'objectif et « f » sa focale.
D'autres avantages et caractëristiques de la prësente invention apparaîfront dans ta description de différentes variantes de réalisation de l'invention, en regard des figures annexées parmi lesquelles - La figure 1 schématise les moyens génëraux constitutifs d'une variante de rëatisation de l'invention.

- La figure 2 présente une seconde variante de réalisation de flnvention, - La figure 3a montre la position des moyens de réglage de 1a position du miroir pour une farte .valeur de la surface équivalente laser ; le miroir étant proche du foyer de l'objectif, - La figure 3b montre (a position des moyens de réglage de la position du miroir pour une p1! s faible :'B~~LGi u2 ta su ~ca équivalente laser : le miroir a été
éloigné du foyer, - La figure 4 présente des lois de transmission gaussienne d'un filtre selon un premier exemple de réalisation de l'invention, - Les figures 5 et 6 présentent différentes fois de transmission d'un filtre selon une seconde variante de réalisation de l'invention.
La figure 1 schématise les moyens généraux constitutifs d'un dispositif à
surface équivalente laser parfaitement connue selon une variante de réalisation de l'invention dans laquelle ce dispositif comporte un objectif fixe 2, un filtre atténuateur ayant une loi de transmission en cloche 20, un miroir 3, plan de préférence, perpendiculaire à l'axe optique OZ et dont~la distance u x » au foyer détermine avec les autres paramètres du montage, tels que le facteur de réflexion R du miroir, le facteur de transmission To de l'objectif et sa focale, f fa' valeur de la surface 2 o équivalente laser et dant le déplacement dans la direction de l'axe optique OZ
permet de régler continûment cette valeur.
Lorsque ladite distance x est suffisante pour que le cercle du dëfaut de mise au point soit grand devant la tache image liée à la diffraction et aux aberrations qui correspond à la meilleure mise au point, la valeur de 1a surface équivalente laser peut âtre déterminée sans tenir compte de fa dimension de cette tache.
Dans ces conditions la valeur de la Surface équivalente Laser d'un tel r~nontage a pour valeur SEL=~RTo2f lx~, où « R » est le facteur de réflexion du miroir, c< To » le facteur de transmission 3 o de l'objectif et ~~ f » sa focale.
Dans les exemples numériques suivants; on a pris R = T ~ 1.

Ainsi avec un objectif de 200 mm de focale, on peut obtenir une surtace équivalente laser de 100 m2 avec une précision de 1 % en plaçant le miroir à
7,09 mm +_ 0,05 mm.
Optiquement ce montage est équivalent à un miroir sphérique de 5,64 m de rayon de courbure. Mais, pour réaliser, avec la même précision, fa valeur de surface équivalente laser de 100 m2 avec un simple miroir de roefFCient de réflexion F
= . , i1.
faudrait lui donner ce rayon de courbure de 5,64 m â ~ 0,03 m. Sbit, sur un diamètre utile de Ia calotte de 26 mm, un écart à la sphère théorique de 0,07 pm, soit'/ de frange circulaire centrée par rapport à un calibre sphérique parfait de 5,64 m de i o rayon de courbure, ce qui est difficilement réalisable. De plus, il faudrait adapter le rayon de courf~ure en fonction du coefficient de réflexion ; ce qui limiterait le domaine spectral d'utilisation.
1.e montage proposé est particulièrement tolérant vis-à-vis de 1a fabrication et des réglages. En effet Les réglages nécessaires peuvent facilement être obtenus avec la précision voulue par des moyens mécaniques de translation disponibles dans le commerce ou de conception classique dans les lnsfiruments d'optique, tels que les mouvements hélicoïdaux utilisés pour la mise au point des appareils photographiques.
~ l.e diamàtre de pupille n'a pas besoin d'être très grand mais doit ëtre suffisant pour que sa diffraction n'intervienne pas.
11 suffit que son lobe de diffraction soit nettement moins ouvert que !e lobe de divergence géométrique du dispositif.
A titre d'exempte : dans le premier cas ( surface équivalente laser de 100 ma), si on prend un dlarn8tre de 2*ro=25 mm, on obtient un rayon angulaire, pour (e lobe géométrique, de 4,4 mrad et, pour le lobe de düfraction, de 0,05 rnrad à la longueur d'onde de 1 pm. (Les résultats sont les mémes si on utilise le miroir de 5,64 m de rayon de courbure). 4n peut tenir compte de la loi de transmission en cloche pour affner le résultat. Toutefois, (e calcul fait, sans en tenir compte donne un très bon ordre de grandeur du résultat.
3 0 , Le filtre en cloche qui atténue les bords du (obe géométrique réduit la tolérance angulaire du dispositif. Par exemple, pour une tolérance sur la valeur de la SEL de 10%, et pour un filtre en cloche en cos2B , où B=~rl2ro, traversë
deux fois, fa tolérance est réduite dans le rapport rlro pour lequel cos°B vaut 0,8 soit rlro=0,15 ce qui donne encore une tolérance de 9mrad.
Pour le miroir çourbe, affecté une seule fois par fa foi en cosz8, fa tolérance est réduite dans le rapport r/r° pour lequel cos~B=0,9 soit rlro~0,21 ce qüi donne une tolérance de o,45mrad.
La tolérance angulaire du dispositif est liée au nombre d'ouverture de l'objectif, donc à sa focale (en raison inverse de cette dernière). Elle est, dans notre exempte de 62,5 mrad. Elle ne serait que de 2,2 mrad avec Ie miroir courbe équivalent présentant le rnéme diamètre d'ouverture.
~ tin évite les problêmes liés au coefficient de réflexion et aux tolérances mécaniques puisque la valeur exacte de ia surface équivalente laser est obtenue par un réglage opto-mécanique qui peut tenir compte des performances réelles des composants. Ainsi, ~ie système peut être facilement utilisé dans un targe domaine spectral si le traitement du miroir couvre ledit domaine spectral, méme si ce traitement est imparfait, et même si l'objectif présente de l'aberration chromatique.
il n'est pas nécessaire d'avoir un miroir plan, mais la réalisation d'un tel miroir avec des tolérances demandées est trés facile. On demande en effet ie même écart à la surface sur le miroir que sur Ie miroir sphérique équivalent mais sur une surface beaucoup plus petite (celle du faisceau au niveau du miroir).
Cela 2 o can-espond donc à une tolérance suc la courbure moins serrée, et le contrôle sur un plan est plus simple.
~ L'objectif doit être de bonne qualité sur l'axe mais sa focale n'a pas besoin d'être définie: et réalisée avec précision. ii suffit qu'elle soit mesurée avec précision pour calculer l'amplitude à donner aux mouvements du miroir.
II est ainsi possible d'obtenir des valeurs précises et fixées a priori ou continGrnent variable de la surface équivalente laser dans un large domaine de lorigueurs d'ondes avec un seul montage réglable. Pour cela la commande du déplacement du miroir réglable peut être graduée en distance au plan focal et l'instrument fourni avec des abaques donnant la surface équivalente laser en fi~nction de cette distance et de fa longueur d'onde. La commande de déplacement peut aussi étre graduée directement en valeur de surface équivalente laser au détriment du domaine de longueurs d'ondes couvert. i_e déplacement peut aussi être bloqué pour obtenir une valeur de surface équivalente laser prédéterminée de façon à former un étalon de surtace équivalente laser, L'utilisation, de façon connue, d'un capteur de position, d'un microcontrôleur; de moyens de commande et éventuellement d'un afficheur, permettrait d'automatiser le réglage de la position du miroir par rapport à l'image foyer.
Les ca4culs mentionnés prêcédemment sont réalisés dans i'epprc~xirratten géométrique paraxiale, Ifs permettent de définir les paramètres instrumentaux et peuvent être vérifiés et éventuellement corrigés lors de la conception d'un instrument avec des cheminements réels des faisceaux pour tenir compte du filtre en cloche 1 o effectivement réalisé et éventuellement des aberrations de ('objectif. Ce dernier peut ëtre dioptrique ou à miroirs.
dans une seconde variante de réalisation de l'invention présentée sur (a figure 2, le dispositif précédemment décrit est associé à des moyens 5 aptes à
régler la position du miroir le Long dudit axe optique OZ ainsi qu'à des moyens 6 d'alignement du dispositif selon (invention avec un dispositif extérieur 7. Un filtre atténuateur 8 est disposë devant l'ensemble formé par l'objectif 2 et te filtre atténuateur 20, du côté du dispositif extérieur 7.
Ce dispositif extérieur 7 comporte des moyens aptes à émettre un rayonnement laser dans une direction YO ainsi que des moyens de photodétection aptes à dëtecter tout rayonnement rétroréfléchi dans ladite direction YO, Les moyens constitutifs de cette variante de réalisation de l'invention, ainsi que leur agencement, sont montrés en détail sur les figures 3a et 3b, figures sur lesquelles le miroir est disposé respectivement à proximité de l'image foyer, et éloigné de l'image foyer.
Le dispositif selon l'invention comporte un objectif doublet de 200 mm de focale 2, un miroir plan 3 monté sur des mayens 5 aptes à régler la position du miroir 3 le long dudït axe optique OZ ainsi que des moyens 6 d'alignement de l'axe optique OZ avec le dispositif extérieur 7.
Les moyens ~ aptes à régler la position du miroir 3 (e long dudit axe optique OZ comprennent une platine 9 permettant, par rotation d'un bouton moleté et gradué
~0~ de positionner le miroir 3 avec précision entre le foyer de l'objectif et l'objectif lui-méme. Ces moyens b comportent, en outre, un soufflet de protection 19 représenté
en coupe axiale et reliant l'objectif 2 au miroir 3, Les moyens 8 d'alignement de l'axe optique OZ avec le dispositif extérieur 7 comportent une structure support 12 et des moyens de visée 11, La structure support 12 comporte un rail 13 qui constitue l'armature de l'ensemble du dispositif, Des cavaliers 14 permettent de fixer, sur le rai!
13, (objectif doublet da 200 mm de focale 2, le filtre atténuateur 8, les moyens 5 aptes à
régler la position du miroir 3 le long dudit axe optique OZ, et les moyens de visée 11, En outre, un cavalier formant une platine d'adaptation du montage 15 possède un trou taraudé qui permet de fixer l'ensemble sur un pied pour appareil photographique.
1o Un volet obturateur 16 est disposé devant les moyens d'e visée 11. If peut prendre deux positions : la première dans laquelle il est en dehors de l'axe de visée W et la seconde dans.laquetle il occulte l'axe de visée, supprimant alors toute surface équivalente tasér additionnelle que pourraient engendrer les moyens de visée 11.
Le systéme de visée 11 pourrait, par un moyen optique, être rendu colinéaire avec l'axe de l'instrument. Cependant dans cette variante de réalisation de l'invention ï! est disposé latéralement. Cela apporte une parallaxe qui peut être compensëe de façon connue ou négligée, car elle reste faible,. les distances mises en jeu étant importantes et ta tolérance sur l'alignement, comme dans le cas de l'exempte numérique donné précédemment, n'étant pas critique.
Tous les moyens de visée sont utilisables. Lorsqu'il s'agit d'une lunette, celle-ci, possédant sa propre surFace équivalente laser mal maîtrisée, doit pouvoir être occultée lors de l'utilisation de finstrurnent pour ne pas ajouter sa surface équivalente laser à celle de (instrument. S'il s'agit, comme sur un fusil, d'un guidon et d'un oeilleton ; 11 présenté alors une surface équivalente laser négligeable.
Le systéme de visée est réglé (son axe est rendu parallèle à celui de l'instruments en usine par les méthodes classiques dans te domaine optique.
Le filtre atténuateur 8 permet de faire varier ou d'ajuster la surface équivalente laser du dispositif selon l'invention.
Ce filtre est, de préférence, absorbant ptutat que réfléchissant pour limiter les 3 o risques d'intertérences incontrôlées dans l'instrument ainsi réalisé. Ca filtre, méme muni de traitements antireflets, présente un résidu de réflexion et devra ètre inclinë

de façon d'une part à ne pas risquer de participer à la rétroréflexion vers le dispositif monostatique d'émission réception et d'autre part à ne pas risquer de renvoyer vers ce dispositif 1a réfilexion d'une source extérieure, par exempte fe soleil ou la rétroréflexion d'un autre instrument. Une légère inclinaison vers le sol est souvent suffisante, mais ü est aussi possible de l'orienter de façon que la réflexion du Laser tombe dans un piège à lumière qui sert alors d'écran Interdisant toute réflexion de sources parasites.
Dans ces conditions si te filtre possède un facteur de transmission cc Tf» à
la longueur d'onde du Laser, la surface équivalente laser de l'instrument est multipliée 1 o par le carré de ce facteur (T,z).
La transmission de ce filtre peut être fixe ou variable de façon continue pour réaliser un instrument aJustable continûment en surface équivalente laser et variable de façon discrète pour un ajustement discret de la surface équivalente laser ou pour élargir la gamme d'utilisation d'un dispositif à surface équivalente laser variable.
L'utilisation d'un tel filtre, dont l'atténuation varie en fonction de la longueur d'onde de façon indépendante de la variation de la surface équivalente laser de l'instrument sur lequel ü est monté complique (exploitation du système si le domaine de longueur d'onde à couvrir est étendu.
L'utilisation d'un dispositif selon l'invention est. particulièrement simple pour 2 o l'utilisateur. Le fabricant règle (orientation relative des axes (harmonisation), bloque tes réglages et fournit les abaques qui donnent, en fonction de la longueur d'onde et de la position de la ptatine, la valeur de la surface équivalente laser de l'instrument.
L'utilisateur n'a qu'à fixer l'ensemble sur un pied photo au niveau de la platine d'adaptation 15, régler l'orientation au moyen du pied photo en utilisant la lunette de visée 11, le volet obturateur 16 étant ouvert, puis fermer te volet d'occultation 18 et rëgler ta position de la platine 9, par simple rotation du bouton moleté 10 de commande, à ta valeur lue sur les abaques.
i_'augmentation du domaine d'application et de la confiance que l'on peut apporter aux dispositifs à calotte sphérique réfléchissante, à trièdre trirectangle réfléchissant au selon la demande de brevet WQ02133438, voire la possibilité
de 30 passer contlnOment d'un système utilisant des propriétés géométriques à un système limité par la diffraction, est réalisée en plaçant à proximité du plan de la pupille de flnstrument, à savoir le plan contenant le diaphragme matériel, et Idéalement dans te plan lui-méme, un atténuateur 20 présentant une courbe de transmission radiale (préférentiellement à répartition de révolution autour de l'axe optique du systéme) en forme de cloche. Get atténuateur modifie la répartition de l'ënergie lumineuse dans le plan de la pupille qui suit alors la loi de transmission de l'attënuateur, ce qui a pour effet de modifier ta propagation du faisceau qui en est issu.
Une première solution consiste donc â équiper te dispositif système d'un filtre 2r? dont fa transmission radiale suit une courbe représentant une distribution gaussienne, Ladite distribution ayant un rayon faible devant le rayon du diaphragme de façon que la troncature apportée par ce dernier n'élimine qu'une partie très faible de l'énergie théoriquement disponible sous la gaussienne et ne perturbe que de lo façon négligeable la propagation c idëale » de 1a gaussienne. Les lois de propagation des faisceaux â répartition gaussienne permettent alors de calculer facilement la valeur de fa SEL de finstrurnent.
La figure 4 montre trois rëpartitions gaussiennes de rayons (w = r), (w = r t 1,4) et (w = r / 2}, w étant le rayon de la gaussienne pour lequel celle-ci vaut 1 I e2 de so'n maximum et r étant le rayon de la troncature par ie diaphragme dont la valeur a été normalisée (r = 1 } sur ta 'figure. La troncature à (r = w) élimine 13.8 %
de fénergle totale de la gaussienne ; cette énergie manquante perturbe la propagation et peut créer des modulations indésirables. Une troncature à (r = 1,4 w) élimine encore 2 % de l'énergie totale tandis que la troncature à (r = 2 w) n'élimine plus que 0,034 °/a de Pénergie totale, ce qui est négligeable. Ainsi, plus te rayon (w} de la 2 o gaussienne est petit et plus on se rapproche d'une propagation idéale, mais en même temps on réduit l'énergie entrant dans l'instrument et l'erreur d'orientation du système acceptable pour ne pas perturber la valeur de sa SEL.
D'autres répartitions que la répartition gaussienne peuvent donner des résultats satisfaisants sous réserve de respecter quelques règles qui ressortent d'une approche pragmatique reposant sur des calculs faits avec différentes.
répartitions dans la pupille de l'instrument corisidéré.
On choisit a priori des répartitions radiales et de révolution, dont la fonction représentative est décroissante de façon monotone depuis ie centre de la pupille jusqu'à son bord. La transmission est prise égale à l'unité au centre de fa pupille crans que cela soit une nécessité ; une valeur différente, Tc, peut ëtre reprësentée 3 o Par l'ajout d'un atténuateur à répartition uniforme qui modifierait l'énergie transmise dans te système purs rétroréfléchie mult(pliant ainsi la SEL. du système par Tc~, mais n'aurait strictement aucune action sur le problème de modulation traité ici.

Dette répartition doit, préférablement, avoir les propriétés suivantes elle est déqnie à l'intérieur du diaphragme matériel définissant la pupille du système, elle présente une décroissance de préférence monotone du centre jusqu'au bord de la pupille, - elle a préférentiellement une tangente horizontale au centre, sa valeur est très faible, de préférence nulle, en bord de pupille, - elle ne présente de prëférence ni discontinuité ni point anguleux dans son domaine de définition, ou, en d'autres termes, la pente de la sun'ace représentant la toi de transmission ne comporte pas de discontinuitë.
elle atteint de préférence la valeur nulle en bord de pupille avec un raccordement à tangente horizontale.
On peut obtenir de telles répartitions avec les fonctions du facteur de transmission suïvantes données à titre d'exernpie : T = sin~A / A2 où A = ~ r / ro et T = eosZB où B = n r I 2 ro.
La figure 5 montre de telles courbes comparées aux deux gaussiennes de plus grand rayon. On constate qu'elles sont très proches de ces gaussiennes mais ne présentent pas de troncature gënératrice des hautes fréquences perturbatrices.
Une fonction de transmission en T = coszB2, comme montrée sur fa figure 6, comparée avec la fonction T = cos2B (où B = ~ r ! 2 ro) montre un gain de 2 o transmission important et une courbe très plate au centre de la pupille pour la première de ces deux fonctions. En revanche, cette répartition est assez éloignée d'une répartition gaussienne.
Les 'filtres étant traversés deux fois, on pourrait penser que leur toi de transmission n'a pas besoin. d'être élevée au carré, cette élévation étant obtenue par ta double traversée. Geta n'est pas toujours exact dans ta mesure où les faisceaux ne traversent pas nécessairement la pupille au même endroit.
Tout comme pour le filtre 8, mars en plus avec la contrainte supplémentaire que fa réalisation des filtres en cloche fait généralement intervenir des couches réfléchissantes, le filtre en cloche 20 est légèrement incliné sur l'axe optique Oz mais, de préférence, de telle serte qu'il ne sait pas paraNéle au filtre 8 afin d'éviter 3 o Ces interférences entre les deux filtres.
Pour des systèmes constitués d'une simple calotte sphérique, ü est envisageable que ladite calotte possède directement un traitement réfléchissant créant un faisceau réfléchi possédant une telle répartition énergétique. Les fonctions Précédentes ne seraient plus alors des fonctions de transmission d'un filtre mais directement Ia fonction de réflexion du mirait. On peut également munir une calotte possédant un traitement uniforme d'un filtre atténuateur, dans ce cas, si le filtre est assez proche de 1a Calotte, if pourrait avoir une fonction de transmission du premier degré en (sin A / A) ou en (cos B}, l'élévation au carré
étant obtenue par te double passage en deux points pratiquement confondus.
Pour les répartitions non gaussiennes, le calcul de SEL exige en principe un calcul théorique que des logiciels de calcul optique existant dans le commerce permettent. ' En fait pour un instrument fortement dêfocalisê, comme décrit dans cette ta demande de brevet W002/33438 ou pour une calotte sphérique le calcul géométrique exposé dans cette demande est applicable quelle que soit la répartition.
Bien entendu, de nombreuses modifications peuvent être apportées à
l'exempte de réalisation précédemment décrit sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (21)

1, Dispositif à surface équivalente laser parfaitement connue et apte à
mesurer les performances d'un dispositif de détection active comportant une pupille et caractérisé en ce qu'il comporte un atténuateur radial (20) apte à modifier l'ouverture du dispositif et possédant une loi de transmission radiale en courbe en cloche.

2. Dispositif selon ta revendication 1, caractérisé en ce que l'atténuateur radial (20) est disposé dans le plan de la pupille

3 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la loi de transmission comporte une symétrie de révolution.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la loi de transmission est décroissante de façon monotone depuis le centre de la pupille Jusqu'à son bord.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la loi de transmission est de type sinusoidale.

6, Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 é 5, caractérisé en ce que, sur l'ensemble de la pupille, la pente de la surface représentant la foi de transmission ne comporte pas de discontinuité.

7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un objectif (2) et un miroir (3) disposé de façon à former au moins un axe optique (OZ) du dispositif et à une distance x de l'image foyer F', x étant différente de 0.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un objectif (2), un miroir (3) disposé de façon à former au moins un axe optique (2) du dispositif et des moyens de réglage (5) de la distance séparant l'objectif (2) du miroir (3).

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un objectif fixe (2), un miroir (3) et des moyens (5) de réglage de la position du miroir (3) qui sont aptes à régler la distance séparant l'objectif du miroir.

10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un miroir (3) axe et des moyens de réglage de la position de l'objectif (2) qui sont aptes à régler la distance séparant l'objectif du miroir.

11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé
en ce que lesdits moyens (5) de réglage comportent un moteur électrique du type pas à
pas.

12 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que les moyens (5) aptes à régler la position du miroir le long dudit axe optique comportent un mouvement hélicoïdal.

13 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de commande (10) des moyens (5) aptes à régler la position du miroir le long dudit axe optique.

14 Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens de commande (10) comportent une valeur de consigne exprimée en Surface équivalente laser.

15 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 14, caractérisé en ce que ledit miroir est un miroir plan.

16 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 15, caractérisé en ce que ledit miroir est perpendiculaire audit axe optique de l'objectif.

17 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en une calotte sphérique réfléchissante.

18 Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que la calotte sphérique comporte un traitement réfléchissant radiai dont le coefficient de réflexion suit une courbe en cloche.

19 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en un trièdre trirectangle réfléchissant.

20 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un objectif et une surface diffusante placée en son foyer ou à faible distance de celui-ci.

21 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un objectif et une surface réfléchissante placée en son foyer ou à faible distance de celui-ci.